苏54区块盒8段储层气水分布特征及识别方法研究

叶超，任振华，来超，杨万祥，张磊，李武科

（1.中国石油长庆油田分公司第四采气厂，内蒙古乌审旗017300；2.中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心，陕西西安710018）

苏54区块盒8段储层气水分布特征及识别方法研究

叶超1，任振华1，来超1，杨万祥1，张磊1，李武科2

（1.中国石油长庆油田分公司第四采气厂，内蒙古乌审旗017300；2.中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心，陕西西安710018）

二叠系石盒子组8段（简称“盒8”）储层为苏里格气田苏54区块主力产层之一，根据水样检测结果、测井综合解释、试气产水资料及生产资料的分析与研究，通过对气井产出水的定性分析与定量计算，结果认为盒8段储层产液类型有凝析液、压裂残留液、原状地层水；地层水类型主要为氯化钙型（CaCl2）地层水；阴离子以氯离子（Cl-）为主，阳离子以钾离子（K+）、钠离子（Na+）、钙离子（Ca2+）为主；区块内大部分区域产水，不同区域气井产水量差别明显；横向上分布不连续，无统一气水边界，纵向上存在6种分布形式。

苏54区块；盒8；地层水类型；分布特征；识别方法

苏54区块盒8段储层砂体厚度大，储层含气性好，然而开发过程中气井产水量大、气水关系复杂、产水机理不明确等问题严重制约着区块的开发程度。目前区块内完钻井82口，均不同程度产水，日产水量大于4 m3的井共计21口，其中日产水大于6 m3的井13口，大于10 m3的井6口，平均水气比（每产104m3气时所产地层水）达到0.67 m3/104m3，单井最大水气比可达1.9 m3/104m3。笔者通过对产水资料的分析与研究，得出产出水类型和化学组分，总结出气水层分布规律及识别方法，以期对区块后期建产规模不断扩大和开发程度不断深入提供依据。

1　地层水化学特征

1.1离子类型

水质全分析结果表明，地层产出水离子组成为K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cl-、SO42-、HCO3-。其中阳离子主要以K+、Na+、Ca2+为主，占阳离子总和的99.89%，阴离子主要以Cl-为主，占阴离子总量的88.86%。

钠氯系数（Cl-/Na+）是地层封闭性、地层水变质程度和活动性的重要指标。由于Cl-化学性质稳定，具有很强的迁移性能，不易被粘土矿物或其它矿物表面吸附，很少产生沉淀和交换等化学反应；Na+则可能由于吸附、沉淀等作用而减少。因此地层水钠氯系数在沉积后埋藏一般会趋于降低，通过计算，研究区内钠氯系数在0.19～0.45，平均值为0.29，依据博雅尔斯基对油田水的划分结果，表明研究区水动力条件较弱，有利于油气保存。

变质系数［（Cl--Na+）/Mg2+，Cl-/Ca2+，Cl-/Mg2+］说明地层水在运移过程中水岩作用和离子交替置换的程度。地下径流越慢，或水岩作用时间越长，地层水中Na+、Mg2+一般会越少，而Ca2+相对越多。通过计算各表征参数，［（Cl--Na+）/Mg2+］比值在22.6～419.7，（Cl-/Ca2+）比值在2.57～3.52，（Cl-/Mg2+）比值在39.18～518.9，符合油气伴生水的特点，表明盒8段储层地层水与地表环境隔绝，封闭条件良好［1］。

1.2地层水类型

鄂尔多斯盆地地层水矿化度浓度自盆地东部至西部天环坳陷依次升高，而盆地边缘矿化度则较低，研究区所处区域矿化度达到最高，分布范围在38.5 g/L～99.9 g/L，平均矿化度为62.6 g/L。依据总矿化度对产出水分类，大于35 g/L为地层水，在20 g/L～35 g/L为淡化地层水，小于20 g/L为凝析水。根据测试结果（见表1）分析，盒8段产出水类型为氯化钙（CaCl2）型地层水，水体成弱酸性。

表1　盒8段储层产出水化学成分统计表

单井中水体赋存状态有毛细管水、自由水和束缚水三种类型。通过对56口井储层物性及试气资料分析，认为研究区单井水体赋存状态以毛细管水为主，其特点主要受毛细管力控制，重力作用较小，非均质性影响较大，而束缚水最少，其特点是微孔隙发育，原始地层状态下难以流动，仅在压裂改造后产出少量水。

2　地层水分布特征

2.1横向分布特征

通过连井剖面可以发现，由于砂体横向的不连续性导致同一层内横向上气水分布不连续，产水层厚度小，一般在1 m～2.1 m，分布范围不稳定。根据层位划分，盒8上1、盒8上2、盒8下1、盒8下24个小层均不同程度产水，且高构造部位和低构造部位均有地层水产出；与盒8上段相比，盒8下段储层砂体厚度大、物性好，导致盒8下段产气量、产水量均高于盒8上段，通过计算产水量与海拔高度之间的关系，结果显示二者之间呈一定负相关性，即海拔越低产水量越大。

2.2纵向分布特征

纵向上，气水的分布规律受储层砂体的展布特征影响较大，由于储层纵向上强烈的非均质性影响，砂体分布不连续，层内泥岩隔层及致密砂层对储层的分隔作用，造成气水纵向分布不均，分析得出气水纵向分布自下而上存在6种方式：（1）水层-气水层（鄂14井盒8上段）、（2）气水层-水层（苏370盒8上段）、（3）气层-水层（鄂15盒8段）、（4）水层-气层（苏376盒8下段）、（5）水层-气水层-气层（苏57盒8上段、苏247盒8下段）、（6）气层-水层-气层（苏229盒8下段），研究表明盒8段储层纵向上气水分布形式主要以含气水层及气水同层的形式存在。

2.3平面分布特征

平面分布上，盒8段普遍产水，同一层位内产气与产水层分布复杂，产水层段不受构造或海拔高程控制，在倾向西南的区域平缓单斜构造高部位和低部位都有地层水相对富集区［2，3］，处于构造相对高部位的苏244井盒8段（海拔-2 173.7 m）与构造低部位的苏246井盒8层（海拔-2 526.4 m）均产水，表明平面上分布范围不稳定，缺乏统一的气水分布边界。受限于砂体展布及物性特征，盒8段各小层出水点均较为分散，其中盒8下1出水点最少，盒8下2产水点最多。

3　气水层识别方法

3.1测井方法识别

3.1.1测井响应特征根据测井解释结果统计，盒8段气层测井响应特征为∶中子（CNL）4%～12%，多数低于10%，电阻率（Rt）14 Ω·m～100 Ω·m，主要在20 Ω·m～45 Ω·m，声波时差（AC）为210 μs/m～260 μs/m，多数为210 μs/m～230 μs/m，密度（DEN）2.48 g/cm3～2.57 g/cm3，多数小于2.6 g/cm3，总体表现为高时差、低中子、低伽马、低密度、高电阻、低电位；水层的测井响应特征表现为∶CNL为5%～20%，AC为203 μs/m～250 μs/m，多数小于230 μs/m，DEN为2.38 g/cm3～2.62 g/cm3，多数为2.52 g/cm3～2.58 g/cm3，Rt为21.4 Ω·m～26.2 Ω·m，主要在10 Ω·m～30 Ω·m，总体表现为中时差、高中子、高伽马、高密度、低电阻、高电位；气水层测井响应特征的变化介于气层与水层之间，CNL为8%～13%，AC为210 μs/m～252μs/m，多为225 μs/m～240 μs/m，DEN为2.45 g/cm3～2.56 g/cm3，多数大于2.45 g/cm3，Rt在15 Ω·m～38 Ω·m，总体表现为低时差、低中子、高伽马、电阻率高于水层而小于气层，密度低于水层而高于气层，自然电位低于气层。

3.1.2全烃曲线与伽马形态综合分析储层含气饱和度不同，全烃曲线形态则不同，将其形态分为4种：（1）饱满型，全烃显示厚度大于或基本等于储层厚度，气体充注程度高，一般为气层；（2）欠饱满型，全烃显示厚度小于储层厚度，气体充注程度若，含气不饱满，一般为含气层或气水同层；（3）倒三角形，曲线前沿陡，后沿缓慢回落，高点在上部，表明储层顶部有少量游离气，一般为气水层或差气层；（4）三角形，曲线前沿缓慢爬升，后沿陡，高点在下部，一般为气水层或水层（见图1）。

锯齿状自然伽马曲线表示堤岸亚相和河漫亚相中的天然堤、决口扇河漫滩等微相环境下形成的较细砂质沉积。这些较细的砂质沉积由于岩性细加之强烈的成岩作用使其孔吼细小，渗透性极差，排驱压力较大，气体在大规模运移时无法进入其内成藏，使得其内的流体仅仅是沉积时的滞留水，即形成了水层。因此，用测井伽马曲线形态判断，气层一般发育在箱状平滑均质自然伽马段和钟形自然伽马段底部，水层、气水层一般发育在锯齿状自然伽马段和钟形自然伽马段中上部。在实际应用中，通常将全烃曲线与伽马曲线结合，判断储层产水情况［4，5，6，7］。

3.2氯根定量识别

通过分析产水量大小与氯根浓度间的关系，二者呈现一定正相关性，当氯根值小于13 000 mg/L时，可认为地层不产水（根据目前苏里格气田对生产井的分类，当日产气量≥0.2×104m3，日产水量＜4 m3，为产气井；日产气量≥0.2×104m3，日产水量＜4 m3，为气水同产井；日产气量＜0.2×104m3，日产水量≥4 m3，为产水井）；而氯根值小于9 600 mg/L时，地层完全不产水。水层识别，判断储层产水情况。

图1　全烃曲线形态

4　结论

（1）苏54区块盒8段储层产水类型为氯化钙型地层水，平均矿化度62.6 g/L，矿化度高，离子组成阳离子主要以K+、Na+、Ca2+为主，阴离子主要以Cl-为主，钠氯系数低，变质系数符合油气伴生水的特点。

（2）单井水体赋存形态存在毛细管水、自由水和束缚水三种形式，以毛细管水为主，束缚水含量最少，横向上气水分布不连续，纵向上根据气层、水层、气水层的相对位置存在6种组合分布形式，平面上气水分布不连续，无统一气水界面。

（3）根据测井响应特征与氯根浓度不同，可进行气

［1］姜文娟，冯乔，李颖莉，等.苏里格西部盒8段地层水化学特征及其地质意义［J］.新疆石油地质，2011，8（4）∶399-401.

［2］张新新，等.苏里格气区盒8段地层古今构造特征及其对气水分布的控制作用［J］.西安石油大学学报，2011，（3）∶14-21.

［3］闵琪，付金华，席胜利，等.鄂尔多斯盆地上古生界天然气运移聚集特征［J］．石油勘探与开发，2000，27（4）∶26-29．

［4］夏育新，王志峰，张丛秀，等.苏里格气田储集层含水性分析及识别方法研究［J］.录井工程，2010，3（1）∶29-34.

［5］朱亚东，王允诚，童孝华.苏里格气田盒8段气藏富水层的识别与成因［J］.天然气工业，2008，28（4）∶46-48.

［6］王波，陈义才，李小娟，等.苏里格气田盒8段气水分布及其控制因素［J］.天然气勘探与开发，2010，4（2）∶29-33.

［7］石玉江，杨小明，张海涛，等.低渗透岩性气藏含水特征分析与测井识别技术［J］.天然气工业，2011，31（2）∶1-4.

Block Su54 of He8 reservoir gas-water distribution and recognition methods research

YE Chao1，REN Zhenhua1，LAI Chao1，YANG Wanxiang1，ZHANG Lei1，LI Wuke2
（1.Gas Production Plant 4 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Wushenqi Neimenggu 017300，China；2.Sulige Gas Field Research Center，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

According to Sue 54 block formation water，water quality analysis report，the results of well log interpretation test gas water production data and production data analysis and research，through the qualitative analysis and quantitative calculation of output water，the result think He 8 types of the reservoir fluid producing condensate fluid，fracturing residual liquid，undisturbed formation water.Formation water type is mainly for calcium chloride（CaCl2）formation water.Give priority to with chloride（Cl-）anion，cation with potassium ion（K+），sodium（Na+），calcium（Ca2+）.In most area of the block water production，gas well water rate difference between different regions of obvious.On the transverse distribution of discontinuous，no unified gas-water boundary，the presence of six on longitudinal distribution form.

Su 54 block；He 8；water type；distribution characteristics；recognition method

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.011

TE122.23

A

1673-5285（2015）05-0047-04

2015－02-09

叶超，男（1987-），2010年毕业于西安石油大学资源勘查工程专业，本科，工学学士，助理工程师，从事天然气开发工作，邮箱：yechao_cq@petrochina.com.cn。